DE2941451C2

DE2941451C2 - Reibungsarme Dichtung für die Antriebsspindel von Hähnen und Ventilen

Info

Publication number: DE2941451C2
Application number: DE2941451A
Authority: DE
Inventors: Jean Soisy-Sous-Montmorency Val D'oise Gachot
Original assignee: Individual
Current assignee: Omnibrev Holding Ag Zug Ch
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1979-10-12
Publication date: 1983-11-17
Also published as: JPS5557786A; JPS5725753B2; US4291863A; NL175097C; DE2941451A1; FR2439348B1; NL175097B; BE879130A; NL7907356A; FR2439348A1

Description

Die Erfindung betriift eine reibungsarme Dichtung für die Antriebsspindel vcn Hähnen und Ventilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1, und insbesondere von solchen, die für strömende Medien unter höhere Druck oder von hoher Temperatur bestimmt sind.

Bekanntlich bedarf die Gehäuseaustrittsöffnung der Antriebsspindel einer Abdichtung durch eine Stopfbuchse. Es sind Ventile bekannt bei denen die Stopfbuchse verschliißstückseitig gegen einen Bund an der Spindel anliegt der sich über eine aus kriechfähigem Material z. B. aus einer Fluor-Kohlenstoffverbindung bestehende Scheibe auf einer Gehäuseschulter abstützt

Solche Scheiben aus kriechfähigem Material erleichtern die Betätigung des Hahnes oder Ventiles durch ihre selbstschmierenden Eigenschaften. Außerdem tragen sie zur Erzielung der gewünschten Absichtung bei. Infolge der Kriechfähigkeit formen sich die beiden Seiten der Scheibe an die Flächen des Bundes und der Schulter an, wodurch auch sehr geringe Zwischenräume ausgefüllt werden.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß bei Ventilen der beschriebenen Art, deren Verschlußorgan auf der stromaufwärts gerichteten Seite mit einem hohen Druck belastet ist und/oder deren Betriebstemperatur hoch ist, das Material der Scheibe sich infolge ungleichmäßiger Druckverteilung durch die Spindel insbesondere bei Klappenventilen in einem Bereich von z. B. '/« oder '/5 des Umfanges schnell abnutzt oder dort völlig verschwindet Es tritt dann eine Reibung dieser normalerweise durch die Scheibe voneinander getrennten Teile unmittelbar zwischen Metall und Metall ein, woraus sich eine fortschreitende Blockierung der Antriebsspindel ergeben kann. Außerdem kann dabei im Bereich des Verschlußstückes ein Spiel auftreten, das sich bei jeder Betätigung des Hahnes oder Ventiles vergrößert Dann ist es erforderlich, die Antriebsspindel zum Ersatz der Scheibe auszubauen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die geschilderten Mangel zu beseitigen und die reibungsmindernde Scheibe trotz unsymmetrisch auf sie einwirkender Kräfte im Betrieb unversehrt zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht daß in der Antriebsspindel gegenüber der Scheibe eine Umfangsnut vorgesehen ist

Es hat sich überraschenderweise gezei^j, daß das Vorhandensein dieser Nut die stärkere Abnutzung bzw. das Verschwinden eines Abschnittes der Scheibe durch Kriechen seines Materials zwischen der Antriebsspindel und der Bohrung, in welcher sich die Spindel dreht, verhindert

Zweckmäßig beträgt die Breite der Nut gemessen parallel zur Achse der Spindel, wenigstens ³A der Stärke der Scheibe vor dem Kriechen des Materials derselben. Das kriechbare Material tritt so vollständig in die Nut ein, ohne gegen die Außenfläche der Antriebsspindel zu stoßen und ohne zwischen die Antriebsspindel und das Gehäuse des Hahnes oder Ventiles zu gelangen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform hat der Querschnitt der Nut etwa die Form eines U, dessen beide Schenkel rechtwinklig zur Achse der Spindel verlaufen, während der je mit einem Bogen sich daran anschließende Steg zur Spindelachse parallel verläuft

Bei allen AusfShrungsformen hat die Scheibe aus kriechfähigem Material zweckmäßig einen Innendurchmesser, bei dem die auf die Spindel aufgesteckte Scheibe in die Nut der Antriebsspindel eingreift, während zwischen ihrem Außendurchmesser und der Schulter des die Spindel umgebenden Hahn- oder Ventilgehsuses ein geringes Spiel verbleibt

Die Plastizität des Materials der Scheibe erlaubt dieser nämlich, trotz ihres gegenüber dem Spindeldurchmesser etwas kleineren Innendurchmessers mit leichter Spannung auf der Spindel bis zu der Stelle zu gleiten, wo sich die Nut befindet Die Scheibe nimmt dort wieder ihre normalen Abmessungen an, und sie ist selbst vor jeder Kriechbewegung über den ganzen Umfang der Spindel im Innern der Nut festgelegt Ein späteres Kriechen des Materials kann also nur zur Folge haben, daß das Material noch mehr in die Nut hineingedrückt wird, ohne daß die Gefahr besteht daß das Material zwischen die Spindel und die die Spindel enthaltende Bohrung eintritt, da die Verteilung des Materials in der Nut schnell ein Fortschreiten der Kriechbewegung verhindert

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt

F i g. 1 ein Schnitt in einer Ebene, die durch die Achsen der Antriebsspindel und der Leitungsanschlüsse eines Klappenveiits verläuft,

F i g. 2 die vergrößerte Darstellung des in F i g. 1 eingekreisten Abschnittes,

F i g. 3 die noch stärker vergrößerte Darstellung des in F i g. 2 eingekreisten Abschnittes vor der Kriechbewegung der Scheibe,

F i g. 4 eine Darstellung entsprechend F i g. 3 nach der Kriechbewegung des Scheibenmaterials und

F i g. 5 eine Teilansicht zweier Elemente nach F i g. 2, woraus sich beispielsweise deren zweckmäßige Abmessungen und Toleranzen in Millimetern ergeben.

Das Klappenventil nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 3, in welches die Antriebsspindel 1 eingesetzt ist Die Klappe 8 ist mit der Spindel 1 durch einen Bolzen Sa gekuppelt, und sie kann mit der Halbspindel 51 Schwenkbewegun-

gen ausführen. Die Achse der nicht dargestellten Ein-und Austrittsleitungen befindet sich in der Zeichnungsebene und verläuft rechtwinklig zu der Achse der Spindel 1. In der Schlußsteilung Hegt die Klappe S über eine Dichtungszwischenlage 9 auf dem ringförmigen Sitz 10 auf.

Ein mit der Spinde! 1 fest verbundener Bund 2 dient als Widerlager für die Abdichtungsvorrichtung, nämlich eine Stopfbuchse, welche von den zylindrischen Elementen 6a, 66,-ocund6rf gebildet wird, welche sich in dem Ringraum zwischen dem Gehäuse 3 und der Spindel 1 befinden. Eine ähnliche Anordnung umgibt die Halbspindel 51. Sie besteht aus dem Bund 52 und den Abdichtungselementen 56a 566, 56c und 56c/, welche zwischen dem Gehäuse 3 und der Halbspindel 51 is untergebracht sind.

Die Bunde 2 und 52 stützen sich über Scheiben 5 bzw. 55, weiche auf die Spindel 1 bzw. Die Halbspindel 51 aufgesteckt sind, auf ringförmigen Schultern 4 bzw. 54 des Gehäuses 3 ab. Die Scheiben 5 bzw. 55 bestehen aus ßo kriechfähigem, reibungsverminderndem Material, z. B. auf der Basis einer Fluor-Kohienstoffverbindung. Gegenüber den Scheiben 5 und 55 haben die Spindeln 1 bzw. 51 mit der Achse X-X koaxiale Umfangsnaten 7 bzw. 57. Zur Vereinfachung und zur besseren Klarheit der Beschreibung sei angenommen, daß die den Spindeln 1 und 51 gemeinsame Achse X-X senkrecht verläuft

Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Nut einen Querschnitt in Form eines U mit zur Spindeiachse rechtwinklig verlaufenden waagerechten Schenkeln, wobei eine Fläche des Spindelbundes einen dieser Schenkel bildet Der Steg 7a des U verläuft parallel zur Spindelachse und ist mit den waagerechten Schenkeln Ib durch zwei Kreisbogenstücke Tc verbunden, die über einen Winkel von 90° verlaufen und einen kleinen Krümmungsradius haben (F i g. 3).

Wie sich aus den F i g. 3 und 4, und zwar besonders aus der letzteren, ergibt, ist die Breite der Nut 7 bzw. 57, gemessen parallel zur Spindelachse 1, etwas größer als die Dicke der Scheibe 5 bzw. 55 vor ihrer Kriechbewegung. .

Die Fig.5 ist einer Werkstattzeichnung eines Versuchszwecken dienenden Prototyps entnommen, und sie gibt Abmessungen, Toleranzen und Spiele an, wie sie bei dieser Ausführung vorhanden sind.

Wie man sieht, ist der mittlere Innendurchmesser der Scheibe 5 bzw. 55 (25 — 0,05 mm) etwa ³/ioo mm kleiner als der mittlere Außendurchmesser der Spindel 1 bzw. 51 (25 — 0,017 mm). Die Scheibe muß also infolge ihres um ³/ioomm kleineren Innendurchmessers mit Gewalt auf die Spindel aufgesteckt und in ihre Stellung gegenüber der Nut gedrückt werden, wo sie wieder ihren ursprünglichen Innendurchmesser annimmt und dabei in die Nut 7 bzw. 57 eintritt Das in Fig.4 nicht gezeigte Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Scheibe und dem Innendurchmesser des Gehäuses beträgt etwa ⁶Aoo mm.

Wenn der Hahn bzw. das Ventil unter Druck gesetzt wird und das durchfließende Medium eine hohe Temperatur hat, so tritt ein Kriechen des die Scheibe bildenden Harzes ein, jedoch bleibt dojenige Teil des Verformungskräften ausgesetzten Harz»s, weicher schon vorher in die Nut 7 bzw. 57 eingetreten war, an dieser Stelle, ohne zwischen die Spindel 1 bzw. 51 und die Innenwand der Bohrung des Gehäuses 3 einzudringen. Die Kompression des Materials in der Nut 7 bzw. 57 begrenzt schnell das Kriechen des Materials, so daß die Scheiben auf ihrem ganzen Umfang Bestand haben. Die Drehung der Spindeln 1 bzw. 51 bleibt also sehr weich. Auch verbleiben die Spindeln in ihrer senkrechten Stellung, und es tritt an den Stopfbuchsen keine Undichtigkeit auf.

Versuche mit einer solchen Dichtung haben gezeigt, daß durch das Anbringen einer Umfangsnut auf der Antriebsspindel anschließend an deren Bund, und insbesondere dann, wenn die besagte Scheibe in die Nut eingreift, mehr als 200 000 öffnungs- und Schließbewegungen des Ventils vorgenommen werden konnten, ohne daß Undichtigkeiten auftraten und ohn·; daP· die Reibungsscheibe ausgewechselt werden mußte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Reibungsarme Dichtung für die Antriebsspindel von Hähnen und Ventilen mit einer die Gehäuseaustriitsöffnung der Spindel abdichtenden Stopfbuch- se, die verschluBstückseitig gegen einen Bund an der Spinde! anliegt, der sich Ober eine aus kriechfähigem Material bestehende Scheibe auf einer Gehäuseschulter abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebsspindel (1) gegenüber der m Scheibe (5,55) eine Umfangsmit (7,57) vorgesehen ist

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nut (7, 57) gemessen parallel zur Achse der Spindel (1) wenigstens ³A der Stärke der Scheibe (5, 55) vor dem Kriechen derselben beträgt

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Nut (7,57) etwa die Form eines U hat, dessen beide Schenkel (7b) rechtwinklig zur Achse der Spindel (1) verlaufen, während der je mit einem Bogen (Jc) sich daran anschließende Steg (Ja) zur Spindelachse parallel verläuft

4. Dichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet daß der Innendurchmesser der Scheibe (5, 55) so bemessen ist daß die auf die Spindel (1) aufgesteckte Scheibe in die Nut (7, 57) eingreift

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